Page 31 - 碳排法規啟動 電源技術助用電大戶渡難關

雙碳大勢來臨 解析第三代半導體技術和應用創新
顧正書，EE Times China
2021年3月，中國將減緩氣候變化 的行動納入「十四五」規劃，制定 了2030年碳達峰行動計畫，並積 極採取行動實現2060年碳中和的 目 標 。「 十 四 五 」 規 劃 中 提 到 ，「 實 施以碳強度控制為主、碳排放總量 控制為輔的制度，支援有條件的地 方和重點產業、重點企業率先達到 碳排放峰值」，在這一政策的驅動 下，中國半導體產業和市場必將發 生巨大變化，新興的第三代半導體 將迎來更大的市場機會。
滲透率的全面提升，電動化的長期趨 勢是明確的。中國提出2025年新能源 車佔比目標20%，預計到2025年新能 源車銷量將超700萬輛。此外，與新能 源車同步成長的還有充電樁的部署。
單位面積導通電阻(Rsp)越小，其相 對開關損耗也越小。因此，導通電阻 成了第三代半導體廠商技術開發的 競賽制高點。
瞻芯電子CTO 葉忠
據上海瞻芯電子CTO葉忠介 紹，對於中低壓(650V~3,300V) SiC MOSFET而言，通道電阻是導通電阻 的較高佔比部分，因此降低通道電阻 是最為關鍵的技術創新點之一。主要 的技術路線包括:最佳化SiC/SiO2介 面特性來提高電子通道遷移率;透過 新穎的元胞結構設計提高單位面積內 的通道密度;提升製程線寬控制來降 低元胞尺寸從而增加元胞密度等。另 外，還可以透過導入超接合面(Super Junction)技術來降低耐壓區(或者 稱漂移區)的電阻佔比，這類技術改 善對於中高壓(1,200V~10,000V) SiC MOSFET而言也非常有價值。瞻芯電
實現雙碳目標的重要途徑
無論儲能、供電還是充電應用， 都要求高壓、高效和高可靠的功率變 換。而以氮化鎵(GaN)和碳化矽(SiC) 為代表的第三代半導體材料和元件是 實現效率提升的關鍵，因為基於GaN 或SiC的元件和設備可以滿足高壓、 高效和高可靠性功率轉換的要求。
第三，工業用電量佔比最大，其 中主要包括工廠設備馬達驅動、高頻 加熱、資料中心和5G通訊等。這類設 備中能源轉換和供電效率的全面提 升也是減排的重要組成部分。
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從當前的能源使用佔比、發電 量和用電量結構來看，提高太陽能、 風電發電量佔比、普及交通電氣化， 以及提升工業用電效率，皆是實現 2030年碳達峰和2060年碳中和的重 要途徑。
提高能源利用效率的技術創
首先，太陽能將逐步從輔助能源 成為主力能源。2020年底，中國太陽 能裝機容量為253GW，佔全國總發 電量的3.4%;到2030年全球太陽能 新增裝機將超2000GW，中國將佔一 半;到2060年達到碳中和時，中國太 陽能裝機將達到2020年的70多倍， 總發電量中的佔比將達到43.2%，成 為主要的能源形式。
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其次，交通電氣化全面提速和加 速滲透。交通產業碳減排依賴電動車
要提升能源利用效率，首先要降 低功率變換過程自身的損耗，這主要 體現在開關損耗和導通損耗。對於同 一類技術，如平面型或溝槽型製程，
新技術能夠更環保、更有效、更 快速地減少二氧化碳排放。據統計， 借助第三代半導體新技術，每生產 10萬片SiC晶圓可較常規的生產方式 減少4,000噸的碳排放。與目前的矽 基IGBT相比，第三代半導體新技術的 環保性能顯然更高。
2022年02月 | www.eettaiwan.com